CN114642287A - 一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩，该口罩由面罩和固定拉绳连接构成，面罩包括由外至内依次层叠的无纺布层、熔喷过滤层、纳米纤维过滤层，独立吸湿层及内层亲肤无纺布层，上述各层通过位于其边缘部的形状记忆高分子凝胶封卡进行可拆卸式固定连接。本申请的口罩结构在过滤用熔喷无纺布上增加一层纳米纤维过滤膜以提高普通医用口罩对于细菌病毒的过滤性能，同时在内层中设置独立吸湿层，利用高分子材料的亲水性在佩戴过程中及时捕捉人体呼出的水蒸气，降低过滤层的水珠凝结率以减少口罩过滤层的孔隙堵塞，减小呼吸阻力，且各层间实现了拆卸循环利用，减少资源浪费，具有一定的实用性和环保性。

Description

一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩
技术领域
本申请的技术涉及生活卫生防护用品领域，具体归属于人们日常生活中用于实现卫生、污染防护的口罩，即，一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩。
背景技术
口罩自发明以来在保证人们生命健康方面起到了的重要作用。现有口罩根据其应用领域通常可以分为医用和日常生活防护类，其采用不同的防护标准。市面上一般的医用口罩根据过滤效率不同划分为以下三种：普通医用口罩、医用外科口罩和医用防护口罩。医用防护口罩无疑拥有着最高过滤效率，在空气流量（85±2）L/min条件下，对空气动力学中值直径（0.24±0.06）μm氯化钠气溶胶的过滤效率不低于95%，而医用外科口罩是在空气流量（30±2）L/min条件下，对空气动力学中值直径（0.24±0.06）μm氯化钠气溶胶的过滤效率不低于30%，普通医用口罩则是仅对0.3μm直径的气溶胶达到20.0%-25.0%的防护效果。从其针对不同粒径的过滤效率可知，普通医用口罩不能对颗粒及细菌、病毒起较好防护作用，仅限于对粉尘颗粒或气溶胶起到一定的机械阻隔作用；医用防护口罩和医用外科口罩对细菌能有较好的阻隔效果，但医用防护口罩在长时间佩戴下会有明显不适感。
当前口罩佩戴进入常态化阶段，任何公众聚集和封闭场合都需要佩带口罩以应对病毒的传播，口罩使用量和需求量急剧增加。但口罩在经过一段时间的使用后必须予以更换，而现有更换方式采用整体更换，这种更换方式将产生大量的废弃口罩，对卫生处理、环境安全保证形成巨大压力。如何减少废弃口罩中的材料浪费，降低处理数量，成为口罩构造改进研究的一个方向。为此，本申请结合现有拆卸替换式口罩及人体口鼻呼吸特点，利用新材料发展的最新成果提出了一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸式口罩。从而实现了口罩使用后，各部分结构可以独立拆卸，根据需要重复使用，从而大大降低了口罩生产、使用、抛弃、处理过程中的材料浪费。
发明内容
本发明申请的目的在于提出一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸式口罩，其在防护上具备高过滤效率、独立吸湿、各层能够独立拆卸、替换的功能，从而实现了更为环保的效果。
为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案：
一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸式口罩，该口罩由面罩和固定拉绳连接构成，面罩包括由外至内依次层叠的无纺布层、熔喷过滤层、纳米纤维过滤层，独立吸湿层及内层亲肤无纺布层，上述各层通过位于其边缘部的形状记忆高分子凝胶封卡进行可拆卸式固定连接。
为实现口罩边缘与人体面部的紧密贴合，无纺布层的内侧面上部边缘上固定有金属压条，该金属压条可以根据人体面部形状弯曲定型。
为实现口罩内各个层的拆卸、更换和密闭连接，所述形状记忆高分子凝胶封卡常温定型后实现各层之间密闭贴合，从而实现面罩各层之间的层叠。
口罩经过一段时间的使用，需要根据需要进行更换时，利用形状记忆高分子凝胶封卡在60℃以上的松涨特性，将其温度稍微升高即可实现口罩各层的分拆。
进一步的，所述熔喷过滤层为聚丙烯熔喷纤维过滤膜。
进一步的，所述纳米纤维过滤层为抗水改性后的聚乙烯醇、淀粉、纤维素等可降解材料类的纳米纤维过滤膜。
进一步的，所述的独立吸湿层为交联后的聚乙烯醇、聚丙烯酸、淀粉等超吸水材料利用溶液喷射技术所得微/纳米纤维过滤膜。
进一步的，所述口罩外层为无纺布，内层为亲肤无纺布。
在制备方法上，纳米纤维过滤层采用安全无毒高分子可降解材料利用静电纺丝技术和溶液喷射纺丝技术制备，独立吸湿层利用溶液喷射技术制得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明口罩在PP制成的熔喷过滤无纺布的基础上加入了以聚乙烯醇等制成的纳米级纤维过滤膜，提高了口罩原有的过滤效率以起到更好的防护效果；（2）独立吸湿层，更是发挥到了它的作用，能够快速捕捉人体呼出的水蒸气，降低过滤层的水珠凝结率，以提高过滤层的过滤效率，同时降低呼吸阻力；（3）为了实现环保，本发明通过形状记忆高分子凝胶封卡实现各层之间的可拆卸设计，使用着在更换时根据需要对受污染的层实施更换即可，而不是整体抛弃，大大减少了对环境的污染。
附图说明
图1为本发明口罩整体以及舒适固定绳结构示意图；
图2为本发明的口罩分层结构的结构图；
图3为本发明各层剖视结构示意图；
图中，A、面罩；1、无纺布层；2、拉绳；3、金属压条；4、熔喷过滤层；5、纳米纤维过滤层；6、独立吸湿层；7、内层亲肤无纺布层；8、形状记忆高分子凝胶封卡。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1给出了一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸式口罩的整体外层及其舒适固定绳的连接结构图。该口罩由面罩A和固定拉绳2连接构成，面罩最外层为无纺布层1，无纺布层1的内侧面上部边缘固定有金属压条3以保证面罩与人体面部的紧密贴合。面罩A包括由外至内依次层叠的无纺布层1、熔喷过滤层4、纳米纤维过滤层5，独立吸湿层6及内层亲肤无纺布层7，上述各层通过位于其边缘部的形状记忆高分子凝胶封卡8进行可拆卸式固定连接,如图2所示，图3给出了面罩横截面各层的层叠关系。
本申请的技术方案中，利用形状记忆高分子凝胶封卡8在高温（>60℃）的松弛特性将各层连接后，随着温度的降低逐渐固化从而实现了各层之间的密封连接和固定。同理，在进行各层分拆时，也只需要简单加温后的形状记忆高分子凝胶封卡8松涨特性，也就实现了各层分拆。
本申请中的熔喷过滤层4及纳米纤维过滤层5为高过滤层，能够有效提高口罩的过滤效率，是利用安全无毒的高分子材料利用静电纺丝技术制备而成的纳米级纤维过滤膜，能够有效阻隔直径更小的细菌和病毒。口罩的独立吸湿层同样使用安全无毒的高分子材料，同时利用高分子材料的亲水性制备微纳米级纤维膜，能够在口罩佩戴的过程中快速捕捉人体呼出的水蒸气，降低过滤层的水珠凝结率以提高过滤层的过滤效率。同时也减小呼吸阻力，提高口罩的佩戴舒适度。舒适固定绳的设置使得佩戴舒适，减小耳朵因佩戴时间过长产生的不适感，具有一定的实用性。
纳米纤维过滤层5可以选择安全无毒的高分子材料聚乙烯醇、聚丙烯、淀粉或纤维素经抗水改性后利用静电纺丝技术或溶液喷射纺丝技术制成纳米级纤维膜，其具有高孔隙率的特点，通过实验检测在10-100L/min流量下过滤效率对于细菌的过滤效率(BFE)能够达到98.1%，对于颗粒的过滤效率(PFE)能够达到81.5%，能够更好阻挡更小尺寸的细菌和病毒。
所述的独立吸湿层6同样由安全无毒的高分子材料聚乙烯醇、聚丙烯酸或淀粉类制成，利用高分子材料聚乙烯醇等的超吸水性，利用溶液喷射纺丝技术制成微纳米级纤维膜，能够快速与人体呼出的水蒸气结合，防止水珠凝结在过滤层降低口罩的对于细微病菌的过滤性能，在达到更高过滤性能的同时降低呼吸阻力。
在具体使用时，可以根据使用环境和污染情况对口罩内各层按需求予以更换，同时也减少了口罩的整体更换，避免了浪费和污染。
需要说明的是，独立吸湿层的位置必须为靠近人体的一层，能够先捕捉水蒸气以发挥独立吸湿层的功能，达到降低下一层高过滤层的水珠凝结率的目的。在保证透气的基础上能够保持口罩的高过滤性能，提高佩戴者的佩戴舒适度。
另外，所述口罩高过滤层和独立吸湿层的制备方法包括：聚乙烯醇和酒石酸等二元酸共混静电纺丝或溶液喷射纺丝。
本发明组合成的口罩与日常口罩造型类似，接触脸部所采用的是无毒且与人体亲和性良好的无纺布，舒适又安全，非常适合日常使用。
本具体实施方式具有以下有益效果：口罩结构简单，多层过滤层能够有效提高口罩的过滤效果，使用的材料安全无毒可降解，对人体和环境都有益处。独立吸湿层的设计，能够使得佩戴者在受到更高过滤性能口罩的保护的情况下，降低呼吸的阻力，提高佩戴舒适度。各层实现拆卸，都能够减少口罩整体更换对资源造成的浪费和对环境的污染。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩，其特征在于，该口罩由面罩（A）和固定拉绳（2）连接构成，其特征在于，面罩（A）包括由外至内依次层叠的无纺布层（1）、熔喷过滤层（4）、纳米纤维过滤层（5），独立吸湿层（6）及内层亲肤无纺布层（7），上述各层通过位于其边缘部的形状记忆高分子凝胶封卡（8）进行可拆卸式固定连接。
2.根据权利要求1所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩， 其特征在于，无纺布层（1）的内侧面上部边缘上固定金属压条(3)。
3.根据权利要求1所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩，其特征在于，所述形状记忆高分子凝胶封卡（8）常温定型后实现各层之间密闭贴合。
4.根据权利要求1所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩， 其特征在于，所述形状记忆高分子凝胶封卡（8）在60℃下松涨，实现口罩各层的分拆。
5.根据权利要求1所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩， 其特征在于，纳米纤维过滤层（5）为纳米级纤维膜，采用安全无毒高分子可降解材料利用静电纺丝技术和溶液喷射纺丝技术制备。
6.根据权利要求5所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩， 其特征在于，所述纳米纤维过滤层（5）为抗水改性后的聚乙烯醇、淀粉或纤维素类可降解材料类的纳米纤维过滤膜。
7.根据权利要求1所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩， 其特征在于，所述熔喷过滤层（4）为聚丙烯熔喷纤维过滤膜。
8.根据权利要求1所述的具有独立多功能层的高阻隔性可拆卸口罩， 其特征在于，所述独立吸湿层（6）为交联后的聚乙烯醇、聚丙烯酸或淀粉类超吸水材料利用溶液喷射技术制得的微/纳米纤维膜。
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